劉冬慧

【摘 要】本文主要結(jié)合數(shù)字電路常見的幾種故障，找出產(chǎn)生故障的原因，并在此基礎(chǔ)上對數(shù)字電路故障測試進(jìn)行簡要探討，希望對電子產(chǎn)品的研發(fā)具有一定的促進(jìn)意義。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路；故障；測試

1.常見的故障

1.1永久故障

1.1.1固體電平故障

如果電路某處邏輯電平始終保持不變，則該故障就是固體電平故障，例如，接地故障就是典型的固體電平故障，其故障點(diǎn)的電平始終保持為0。

1.1.2固定開路故障

該故障常常發(fā)生在CMOS電子線路中，當(dāng)CMOS電子線路中的輸入管沒有連通其它路而引起懸空或者柵極引線而發(fā)生斷開現(xiàn)象，此時(shí)CMOS門電路的輸出端的電阻是非常大的，即會發(fā)生短路，這樣的故障就是開路故障。因?yàn)樵贑MOS門電路中輸入電阻和輸出電阻都是相當(dāng)大的，所以，輸出電平在某段時(shí)間內(nèi)是不會發(fā)生變化的，這是由于門電路輸出與下級門電路之間的分布電容有存儲電荷的作用。

1.1.3橋接故障

由兩根或者兩根以上的信號互相短路而引起的故障就叫做橋接故障，引發(fā)該類故障的原因有：印制電路的焊接不小心、裸線部分太長等等，一般而言 ，橋接故障分為如下幾種類型：（1）由于輸入信號線間的橋接引起的輸入端橋接現(xiàn)象；（2）輸入端和輸出端相互連接引起的反饋橋接。橋接故障會使電子線路的邏輯功能發(fā)生很大的變化。

1.2間歇故障

間歇故障的發(fā)生具有偶然性，在故障發(fā)生的時(shí)候很容易引起電路相關(guān)功能的出錯(cuò)，但是故障一旦消失，功能就馬上恢復(fù)了。時(shí)有時(shí)無是間歇故障的表現(xiàn)形式。如果是虛焊、引線松動(dòng)等因素造成的間歇故障，則應(yīng)該要通過人工修理來消除故障，如果是電磁干擾因素造成的間歇故障，則只要對其屏蔽就可以了。

2.出現(xiàn)故障的主要原因

2.1沒有正確安裝布線

若在集成電路芯片安置以及布線安置的時(shí)候不合理，那么就會帶來較大的干擾。尤其是電子元件安裝錯(cuò)誤、漏斷線以及安裝時(shí)出現(xiàn)橋接、沒有適當(dāng)?shù)靥幚黹e置輸入端、沒有加入或者錯(cuò)誤地加入使能端信號等，都是引發(fā)故障的重要因素。

2.2接觸不良

接觸不良在數(shù)字電路中普遍存在也是最容易發(fā)生的故障。例如接插件松動(dòng)、接點(diǎn)氧化、虛焊等等，信號的時(shí)有時(shí)無是該故障的主要表現(xiàn)，故障的發(fā)生也帶有一定的偶然性。選取質(zhì)量較好的接插件，從工藝上確保焊接的質(zhì)量能有效地減少這種故障的發(fā)生。

2.3在設(shè)計(jì)的過程中沒有對電子線路的參數(shù)以及工作條件進(jìn)行分析

2.3.1電子線路沒有良好的負(fù)載能力

一般而言，一個(gè)與非門在輸出低電平的情況下最多可以帶 10個(gè)同類型的門電路，如果所帶門電路數(shù)超過10，則很容易導(dǎo)致輸出低電平快速增大，最終會造成電子線路功能的喪失，系統(tǒng)也將無法照常運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣，輸出高電平如果外接負(fù)載也不能有此情況的發(fā)生?？梢约訌?qiáng)電子線路的負(fù)載能力。

2.3.2電子線路沒有較高的工作速度

當(dāng)對電子線路輸入一組信號的時(shí)候，在電路內(nèi)部的延時(shí)作用下在獲得穩(wěn)定的輸出以后，才可以將第二組信號輸入進(jìn)去。若電子線路工作速度過低的話，會引起延時(shí)的加長，在輸入很高的脈沖頻率情況下，則會很容易出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定的現(xiàn)象，這種故障是很難查出來的，所以，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要考慮到其工作速度。

2.3.3半導(dǎo)體器件沒有良好的熱穩(wěn)定性

半導(dǎo)體元件的性質(zhì)與溫度有關(guān)，主要體現(xiàn)在如下兩種情況：（1）在開機(jī)的時(shí)候設(shè)備的工作是正常的，由于溫度在不斷升高，會出現(xiàn)問題，關(guān)機(jī)冷卻后再開機(jī)又可以正常地工作；（2）溫度很低的情況下，出現(xiàn)問題，由于溫度不斷地升高，又可以正常地工作。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中可以選擇具有良好熱穩(wěn)定性的電子元件來解決該問題。

3.數(shù)字電路故障測試方法

數(shù)字電路的故障測試基本分為以下三步：一是對故障進(jìn)行測試和隔離；二是對故障進(jìn)行定位；三是對故障進(jìn)行診斷和排除。

（1）故障的測試和隔離：對任何電路進(jìn)行故障診斷，首先應(yīng)通過考察故障特征以盡可能地縮小故障范圍，即進(jìn)行故障隔離。在通常情況下，當(dāng)電路的信號消失以后，我們可以借助測試探頭在電路信號相互連接的路徑上進(jìn)行測試與診斷，這樣一般就比較容易找到了電路消失的信號。而且一些測試探頭上，都具有邏輯存儲裝置的。這樣，我們就可以運(yùn)用這一功能來測試和診斷數(shù)字電路上脈沖信號活動(dòng)的具體情況。當(dāng)信號出現(xiàn)時(shí)，就可以把信號存儲起來，并在脈沖存儲器上顯示出來?？梢姡ㄟ^查找數(shù)字電路之間的脈沖信號，可以把故障進(jìn)一步縮小在一定的范圍內(nèi)，進(jìn)而測試出電路的故障所在。

（2）故障的定位：當(dāng)把故障隔離到單元電路中，就可以用邏輯探頭、邏輯脈沖發(fā)生器和電流跟蹤器等來觀察電路故障對工作的影響，并找到故障源。我們可以運(yùn)用邏輯探頭來檢查數(shù)字電路上的脈沖活動(dòng)情況，進(jìn)而測試和觀察電路的輸出、輸入信號的活動(dòng)情況。以這些活動(dòng)情況和信息為出發(fā)點(diǎn)，可以判斷數(shù)字電路運(yùn)行是否正常。

（3）數(shù)字電路的故障診斷和排除：實(shí)際上，相對于數(shù)字電路故障的測試而言，其診斷比較簡單。這是因?yàn)槌巳龖B(tài)電路以外，其輸入、輸出狀態(tài)僅有高、低電平兩種。在對數(shù)字電路故障進(jìn)行診斷時(shí)，首先我們可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，逐步縮小故障的范圍。然后，再進(jìn)行靜態(tài)測試，進(jìn)一步查找故障的具體方位。這就要求我們在測試和診斷電路故障時(shí)，要有適當(dāng)?shù)男盘栐匆约笆静▋x器，而且示波儀器的頻帶一般應(yīng)當(dāng)大于10MHZ，同時(shí)要仔細(xì)觀察數(shù)字電路輸入、輸出的具體情況。

具體的測試方法通常有一下幾種：

（1）直觀檢查：線路連接檢查和集成器件的連接檢查是直觀檢查兩種常見的類型，線路接錯(cuò)引起的故障是很普遍的，甚至還可能導(dǎo)致元器件的損壞。因此，要正確的畫出安裝接線圖，一旦出現(xiàn)故障，就可以對照接線圖檢查實(shí)際電路，看有沒有漏線、斷線、錯(cuò)線的現(xiàn)象，尤其要注意電源線和地線的接線有沒有錯(cuò)誤 ，在檢查集成器件的連接情況時(shí)，首先要檢查外引線和其它路的連接以及集成器件插的方向有沒有錯(cuò)誤，存不存在不允許懸空的輸入端沒有接入電路的現(xiàn)象。

（2）測量電容、電阻等分立元件：先將電源關(guān)閉，通過萬用表“歐姆*10”檔對電源線與地線端間的電阻值進(jìn)行測量，以把電源輸出端與地線端間可能存在開路或者短路的情況排除掉。接下來就要檢查元件，在對電解電容器進(jìn)行檢查時(shí)，要先把電解電容對地短路，使電容器中的電荷全部釋放出來，然后看電容有沒有被擊穿以及是否存在漏電嚴(yán)重現(xiàn)象，這樣可以避免萬用表的損壞。

（3）靜態(tài)測試：靜態(tài)測試一般是對電路以及電源電壓進(jìn)行測試。在測試電路時(shí)，首先要保證電路處于某一輸入狀態(tài)，對照真值表，對電路的功能進(jìn)行分析。一旦發(fā)現(xiàn)問題，就要再次測量，接著調(diào)節(jié)電路使之處于某一故障狀態(tài)，用萬用表對各器件的輸入電壓和輸出電壓的邏輯關(guān)系進(jìn)行測量，看符不符合要求，最終確定發(fā)生故障的點(diǎn)。測試電源電壓時(shí)，要用萬用表對電源的輸出電壓進(jìn)行測量，看有沒有錯(cuò)誤，除此之外，還要對電路外引線的地線端和電源端的電壓進(jìn)行測量，看符不符合要求。

4.結(jié)束語

數(shù)字電路的廣泛應(yīng)用，提高了電器的使用和質(zhì)量，（下轉(zhuǎn)第168頁）（上接第54頁）促進(jìn)了電器產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高。但是，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，數(shù)字電路運(yùn)行過程中存在這樣那樣的故障及問題。因此，我們必須高度重視故障的測試，積極探索行之有效的策略措施，全面提高數(shù)字電路的應(yīng)用水平和運(yùn)行質(zhì)量，不斷拓寬其使用范圍。通過本文，對數(shù)字電路故障的測試方法有了比較詳盡的了解。在實(shí)際的測試過程中，應(yīng)根據(jù)電路故障的具體情況，選擇恰當(dāng)?shù)臏y試方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]嚴(yán)之琦.數(shù)字電路故障測試與診斷的策略探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（科學(xué)教育版），2011（03）.